宏基因组学及其技术的研究进展_楚雍烈

DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2012.03.011 ·综述· 宏基因组技术研究进展印蕾，高向东，顾觉奋微生物支撑着地球上的物质循环和生命延续，除了自身可作为新基因资源的重要来源外，还可产生对人类有价值的活性物质。

然而，传统纯培养方法严重限制了人们对微生物资源的认识和开发。

一方面，随着对微生物活性产物研究的深入，微生物往往被重复培养和筛选，从传统方法来筛选新活性物质的几率不断下降。

另一方面，多达 99% 的微生物在现有实验条件和技术下尚未得到纯培养，其中蕴含着大量潜能微生物和基因资源[1]。

近年来，随着基因组学在各个领域的渗入和现代分子技术的逐渐成熟，宏基因组学（Metagenomics）应运而生，开启了环境微生物研究的新方向。

1986年，Olsen 等[2]提出直接从环境中克隆核糖体小亚基 DNA（16SrDNA），首次运用非纯培养的分子生物学方法研究展开微生物多样性研究。

随着环境基因组学（Environmental genomics）概念的出现[3]以及第一个海洋微生物宏基因组文库的建立[4]，宏基因组学研究开始受到广泛关注。

1998 年，Handelsman 等[5]在前人研究的基础上正式提出了宏基因组（Metagenone）的概念，即“特定生态环境中所有生物遗传物质的总和”。

宏基因组学则以环境样品中微生物群体基因组为研究对象，采用功能基因筛选和测序分析等研究工具，从不可培养微生物中来寻找新基因或开发新生物活性物质[6]。

宏基因组学的产生使人们摆脱了物种界限，克服了传统微生物培养方式的缺陷，扩大了微生物资源的利用，掀开了环境微生物研究的新篇章。

1 宏基因组学研究策略区别于传统培养途径（图1）[7]，宏基因组学的研究过程包括从环境样品中提取基因组 DNA；载体连接；转化宿主细胞，形成一个重组的 DNA 文库；筛选目的克隆 4 个步骤。

第 37 卷第 5 期i Z f V ol. 37N0.5 2018 年 9月FISHERIES SCIENCE Sep. 2018 DOI：10.16378/j. cnki. 1003-1111. 2018. 05. 020宏基因组学及其在鱼类肠道微生物中的研究进展陈泓宇，闫海亚，赵胤丞，肖蘅，陈善元(云南大学生命科学学院，云南昆明650091 )关键词:宏基因组学;肠道微生物;鱼类;宿主免疫;食性中图分类号：S917 文献标识码：C 文章编号：1003-1111(2018)05-0699-08传统的微生物研究方法主要利用微生物培养 技术，但自然界中只有不到1%的微生物可以通过 传统培养方法获得[1]，极大的限制了微生物相关研 究。

宏基因组学最早由Handelsman等提出，自环 境样品中提取出含有的总微生物DNA构建微生物 宏基因组文库[2]。

宏基因组学方法共包括全宏基 因组技术及16S rRN A片段扩增技术，通过高通量 测序，打破了传统以培养为主的微生物研究方式，又比变性梯度凝胶电泳和末端片段长度多态性等 早期用于微生物研究的分子生物学技术效率更高，花费更少。

利用宏基因组学方法可以准确获得样 品微生物物种组成及丰度等信息[3]，进人数据库预 测微生物功能，还能分析微生物代谢网络等多方面 的信息[4]，为微生物的研究提供了便利的工具。

鱼类肠道微生物被认为对宿主生命活动有重 要影响，在宿主免疫、宿主适应性及宿主营养代谢 等方面均有一定作用。

鱼类作为食品中重要的蛋 白质来源，也是主要的饲养观赏动物。

利用宏基因 组学手段研究鱼类肠道微生物组成并分析鱼类免 疫、食性等，对了解鱼类肠道微生物生理生化功能，水产经济鱼类的养殖繁育、病害防治及观赏鱼类的 培育有重要意义。

基于已完成宏基因组测序的部 分鱼类肠道微生物及其相关食性研究信息，笔者从 鱼类肠道微生物组成、鱼类肠道微生物与免疫、鱼 类肠道微生物与食性等3个方面进行综述，并对之 后的鱼类肠道宏基因组测序工作作出展望，以期了 解鱼类肠道微生物的结构组成模式，分析鱼类肠道 微生物与宿主免疫及食性间的关系，为今后鱼类肠 道微生物相关研究提供参考。

《宏基因组学在环境工程领域的应用及研究进展》篇一一、引言随着环境问题的日益严重，环境工程领域的研究日益受到重视。

宏基因组学作为一门新兴的交叉学科，为环境工程领域提供了新的研究方法和思路。

本文将详细介绍宏基因组学在环境工程领域的应用及研究进展。

二、宏基因组学概述宏基因组学是研究环境中微生物群体基因组的一门科学。

它通过分析环境样本中的微生物群落结构、功能及代谢途径，为理解微生物在环境中的生态作用提供了有力工具。

宏基因组学的研究方法主要包括高通量测序技术、生物信息学分析等。

三、宏基因组学在环境工程领域的应用1. 污水处理宏基因组学在污水处理领域的应用广泛。

通过分析污水处理系统中微生物群落的结构和功能，可以了解微生物对污染物的降解途径和机制。

同时，宏基因组学还可以为污水处理系统的优化提供理论依据，提高污水处理效率。

2. 土壤修复宏基因组学在土壤修复领域也发挥了重要作用。

通过分析土壤中微生物群落的结构和功能，可以了解土壤中污染物的来源、迁移和转化途径。

同时，宏基因组学还可以为土壤修复提供有效的生物修复策略，促进土壤生态系统的恢复。

3. 气候变化与碳排放宏基因组学在研究气候变化与碳排放方面也具有潜在应用价值。

通过分析微生物群落对碳排放的贡献，可以深入了解气候变化对微生物群落的影响，为减缓气候变化提供新的思路。

四、宏基因组学研究进展随着测序技术的不断发展和生物信息学分析方法的改进，宏基因组学在环境工程领域的研究取得了显著进展。

一方面，高通量测序技术提高了测序速度和准确性，使得研究者能够更全面地了解微生物群落的结构和功能。

另一方面，生物信息学分析方法的改进提高了数据分析的效率和准确性，为研究者提供了更多的研究手段。

五、未来展望未来，宏基因组学在环境工程领域的应用将更加广泛。

首先，随着测序技术的进一步发展，我们将能够更深入地了解微生物群落的生态功能和相互作用。

其次，宏基因组学将与其他领域的技术和方法相结合，如纳米技术、人工智能等，为环境工程领域提供更多的解决方案。

临床宏基因组医学的最新研究进展随着科学技术的不断进步和医学的不断发展，宏基因组学作为一种新兴的技术越来越受到重视。

宏基因组学是对一个生态系统的所有生物体、它们所携带的基因组、它们之间的相互作用以及它们与环境之间的相互作用进行研究的学科。

日益壮大的宏基因组学为医学领域的临床诊疗带来了新的希望，成为了未来医学诊断和治疗的热门研究方向。

一、宏基因组医学在疾病诊断中的应用宏基因组医学最广泛的应用是在疾病的诊断方面。

疾病不仅仅是某个特定基因的失调，而是多个基因的相互作用，此外还受环境因素的影响。

宏基因组医学的主要优势在于它可以同时分析大量的基因组信息，能够更全面、更快速地识别疾病的发生和发展机制。

1.微生物组宏基因组医学可以通过对微生物组的测序分析病原菌、病毒等微生物对宿主的影响。

例如，肠道微生物组和乳腺癌、结直肠癌等癌症之间存在着密切联系。

另外，肺部微生物组也与慢性阻塞性肺疾病等疾病有关联。

2.基因组宏基因组技术可以对某些疾病的基因组进行检测。

例如，在肠胃疾病领域，宏基因组技术已经可用于检测肠道微生物对患者肠部基因组的影响，为个体化肠道疾病的治疗和预防提供了新的思路。

3.代谢水平宏基因组医学可以通过代谢谱分析等手段对人体代谢物进行全面测量，进而预测患者在特定环境下的疾病风险，同时也可以监测患者的治疗反应。

二、宏基因组医学在药物治疗中的应用宏基因组技术还可以用于优化药物治疗方案、增强药物疗效及降低药物副作用等方面。

1.个性化用药宏基因组技术可以根据病患基因组等信息来设计个性化的用药方案，减少对病患的不良影响和提高药物治疗的效果。

例如，用于癌症治疗的药物为针对个体化情况对癌细胞进行攻击，这需要大量的宏基因组分析来确定药物与癌细胞之间的互动关系。

2.药物疗效的预测宏基因组技术可以预判药物对病患的作用及副作用。

例如，在巨噬细胞活性综合征中，宏基因组技术可以帮助医生确定使用哪种抗炎药物会更加有效，减少患者对药物的耐药性。

文本检测报告报告编号：检测时间：38edfbe86fc3ee29 2015-5-6 23:04:25检测文献：赤水河流域茅台段土壤宏基因组的提取及检测作者：张世冲检测范围：√中文科技期刊论文全文数据库√博士学位论文全文数据库/硕士学位论文全文数据库√互联网数据资源/互联网文档资源高校自建特色论文库/高校论文全文数据库自建特色论文库/个人比对库时间范围：1989-01-01至2015-05-06维普论文检测系统(检测结论)总相似比：14.57%自写率：85.43% | 复写率：9.88% | 引用率：4.69%去除本人已发表文献复写率：14.57%相似片断：18期刊库片断：13 | 硕博库片断：0 | 互联网片断：5 | 高校特色库片断：0 | 自建库片断：0总字数：6,470指标说明：1. 总字数：送检论文的总字符数，包括中文、阿拉伯数字、外文字符、标点符号等，制表符和图表不计入统计2. 总相似比：送检论文与比对文献相似的部分（包括参考引用）占整个送检论文的比重，总相似比=复写率+引用率3. 自写率：送检论文中剔除雷同片段和引用片段后占整个送检论文的比重4. 复写率：送检论文中与检测范围所有文献相似的部分（不包括参考引用部分）占整个送检论文的比重5. 引用率：送检论文中被系统识别为引用的部分占整个送检论文的比重（引用部分指正确标注的参考引用文献）维普论文检测系统(结果汇总)引用汇总：序号引用片段1迄今,不可培养微生物占据微生物总数的90%以上[1]， 这使得土壤微生物分子生态学研究受到...2执行这些重要功能，而目前人们对微生物的认识主要基于实验室纯培养的单一微生物物种，对微生物群...3整体的功能的认识远远落后于对其个体的认识，因此，自1991年Pace首次提出环境基因组学的...4在同年构建了第一个通过克隆环境样品中DNA的噬菌体文库以来，有关宏基因组学的研究受到广泛关...5可用于分析这些不可培养的微生物，可用于从土壤中分离以前所不能得到的新型微生物的基因，也可用...6赤水河是贵州省仁怀市的母亲河、英雄河和美酒河[5]。

宏基因组学及其研究进展张辉;崔焕忠【摘要】宏基因组学是近年来发展起来的一门新兴学科,主要技术包括从环境样品中提取微生物混合基因组DNA、利用可培养的宿主菌建立宏基因组文库及筛选目的基因.该技术可以克服传统培养技术的不足,是研究未培养微生物、寻找新功能基因和开发获得新资源的重要新途径.目前宏基因组学已广泛应用于各个领域,并在医药、农业、能源开发、环境修复、生物技术、生物防御等方面有了较深入的研究.笔者对宏基因组学的主要技术方法及其应用研究进展进行了简要综述.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2010(037)003【总页数】4页(P87-90)【关键词】宏基因组学;基因组文库构建;文库筛选;研究进展【作者】张辉;崔焕忠【作者单位】吉林农业大学动物科技学院,长春,130118;吉林农业大学动物科技学院,长春,130118【正文语种】中文【中图分类】Q78随着微生物学的发展,微生物基因组全序列测定计划正在全球被快速地推行,但现有技术条件下,自然界存在的可培养微生物不到总数的1%,阻碍了该计划的发展,使得绝大多数的微生物资源不能被开发和利用(贺纪正等,2008)。

因此,为了研究不能培养的微生物,一个全新的理念—宏基因组学应运而生,该技术不需预先培养就能开发这些微生物基因组,目前已广泛应用于微生物活性物质的开发与利用、环境微生物种群分布及动态变化分析等方面的研究(Cowan等,2005)。

1 宏基因组学的概念宏基因组(metagenome)的概念最先是由Handelsman等(1998)提出的,是指特定环境中全部生物遗传物质的总和,决定生物群体的生命现象。

宏基因组学(metagenomics)就是一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,以功能基因筛选和测序分析为研究手段,以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系为研究目的的新的微生物研究方法。

宏基因组文库既包含了可培养的又包含了不能培养的微生物基因,避开了微生物分离培养的问题,极大地扩展了微生物资源的利用空间,增加了获得新的生物活性物质的机会,为新的医药产业和发现新的生物技术提供丰富的基因文库,并利于环境微生物有机群体的分布和功能的研究。

宏基因组学的研究现状和发展趋势一、本文概述宏基因组学，作为一个综合性的生物学研究领域，近年来在科研界引起了广泛的关注。

它利用高通量测序技术，对环境中所有微生物的遗传物质进行研究，从而深入探索微生物群落的组成、功能以及它们与环境的相互作用。

本文旨在概述宏基因组学的研究现状，包括其在不同生态环境中的应用、关键技术的进展以及面临的挑战；还将探讨宏基因组学未来的发展趋势，如数据分析和解释方法的改进、新技术的应用以及其在生物技术、医学和环境保护等领域的潜在价值。

通过对宏基因组学的研究现状和发展趋势的全面分析，我们期望能够为读者提供一个清晰而深入的理解，以推动该领域的持续发展和创新。

二、宏基因组学的研究现状宏基因组学作为一门新兴交叉学科，近年来取得了显著的研究进展。

其研究现状主要体现在以下几个方面：技术方法的不断革新：随着高通量测序技术的飞速发展，宏基因组学在样本准备、测序深度和数据分析等方面均取得了显著突破。

比如，新一代测序技术（Next-Generation Sequencing, NGS）使得科研人员能够更快速、准确地获取大量微生物群落的遗传信息。

微生物群落多样性的深入探索：宏基因组学研究已经从最初的描述性分析转向对微生物群落功能的深入研究。

通过对不同环境样本中微生物群落的宏基因组测序，科研人员能够更全面地了解微生物群落的组成、结构和功能，从而揭示微生物与宿主、环境之间的相互作用关系。

疾病机制研究的拓展：宏基因组学在疾病机制研究方面发挥了重要作用。

通过对疾病样本的宏基因组分析，科研人员能够发现与疾病发生发展相关的微生物群落变化，为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。

生态环境保护的应用：宏基因组学在生态环境保护领域也展现出了广阔的应用前景。

通过对不同生态系统中微生物群落的宏基因组研究，可以评估生态系统的健康状况，为生态环境保护提供科学依据。

然而，尽管宏基因组学取得了显著的研究进展，但仍面临诸多挑战。

例如，数据解析的复杂性、微生物群落动态变化的监测以及宏基因组学与表型之间的关联分析等。

《宏基因组学在环境工程领域的应用及研究进展》篇一一、引言宏基因组学（Metagenomics）作为现代生物学的重要分支，通过对特定环境中所有微生物的遗传物质进行全面解析，为我们提供了从全新的角度来理解和利用环境微生物资源的可能。

在环境工程领域，宏基因组学的发展极大促进了我们对环境中微生物多样性的理解，同时也为环境污染治理、生物能源开发等提供了新的方法和思路。

本文将就宏基因组学在环境工程领域的应用及研究进展进行详细的探讨。

二、宏基因组学的基本原理及应用宏基因组学主要通过对环境样本中的微生物群落进行深度测序和分析，以了解环境中微生物的种类、数量、遗传信息及其功能特性。

这种方法为我们提供了一种全新的方式来理解微生物在自然界中的生态角色及其与环境的相互作用。

三、宏基因组学在环境工程领域的应用1. 环境污染治理：宏基因组学在环境污染治理方面的应用是最为广泛的。

通过对污染环境中的微生物群落进行测序和分析，我们可以了解微生物的种类和功能，从而选择合适的微生物进行生物修复。

例如，利用宏基因组学技术，我们可以从被石油污染的土壤中筛选出能够降解石油的微生物，并对其进行基因改造以提高其降解效率。

2. 生物能源开发：宏基因组学也为生物能源的开发提供了新的可能性。

例如，通过分析不同环境中的微生物群落，我们可以发现一些能够高效分解有机物的微生物，这些微生物可以用来产生生物能源，如生物气、生物柴油等。

3. 环境监测与评估：宏基因组学还可以用于环境监测与评估。

通过对特定环境中微生物群落的分析，我们可以了解该环境中微生物的种类和数量变化，从而判断该环境是否受到污染或破坏。

此外，我们还可以通过分析微生物的代谢产物来评估环境的健康状况。

四、宏基因组学的研究进展随着测序技术的不断发展和分析方法的改进，宏基因组学在环境工程领域的应用也越来越广泛。

目前，研究人员已经能够在不同的环境中发现和鉴定出大量的微生物种类和功能基因，这些信息为环境污染治理、生物能源开发等提供了新的思路和方法。

宏基因组学的研究宏基因组学研究进展及其应用摘要：本文先简要介绍了当前生物化学的一些研究热点，再针对宏基因组学展开论述，介绍了宏基因组学的产生背景和概念，当前的研究进展及应用。

宏基因组学尝试通过免培方法获得微生物的纯培养，主要技术包括DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选，可用于开发新型酶、发现新基因、筛选医药等方面。

关键字：宏基因组学；宏基因组学基本策略；文库构建与筛选；宏基因组学研究进展及其应用引言：微生物是地球上种类最多、数量最大、分布最广的生物群。

仅原核生物(细菌和古细菌)即构成地球生物总量的的25～50 %[1]。

自然条件下，包括病毒在内的微生物,通过群落广泛参与C、N、O 和S等重要元素的循环转化，在人体的食物消化、毒素降解及机体免疫反应，环境污染物降解等方面发挥着重要作用[2]。

人们对于微生物的研究主要是建立在纯培养基础上，后来人们发现通过纯培养方法估计的环境微生物多样性只占总量的0.1%~1%[3]，多达99%以上的微生物是不可培养的, 其中蕴含着巨大的应用潜能——其代谢产物中可能有众多具有应用开发价值的化合物[4]。

为了研究不能培养的微生物，一个全新的理念——宏基因组学应运而生，该技术不需预先培养就能开发这些微生物基因组，目前已广泛应用于微生物活性物质的开发与利用、环境微生物种群分布及动态变化分析等方面的研究[5]。

宏基因组学的提出为解决上述问题提供了一个可行途径。

宏基因组学以生境中全部DNA作为研究对象，通过克隆、异源表达来筛选有用基因及其产物。

由于突破了传统研究领域无法涵盖不可培养微生物的瓶颈，宏基因组学概念及研究方法一经提出，就被广泛接受。

尽管在方法上还存在一定缺陷，但并不妨碍不同领域学者利用该方法来研究各种生境中微生物生态以及筛选功能基因的热情，有关宏基因组学研究的文章逐年增多[4]。

1.宏基因组学的概念宏基因组( metagenome) 的概念是指从生境样本中取得全部微生物的基因组, 而不是采用传统的培养微生物的基因组。

基因组学结课综述宏基因组学的研究与进展00000000000000000000宏基因组学的研究与进展摘要:宏基因组学是研究生态群体基因功能和其相互作用的新科学领域以特定生态环境中微小生物遗传物质的总和作为研究对象基本研究策略是通过克隆、异源表达筛选出有用的新基因及其产物宏基因组学为生命学科和药学研究提供了一个强有力的新技术并在包括医学在内的许多领域取得了新成就本述评对宏基因组学的概念、技术和应用作了简要介绍。

关键词：宏基因组学；宏基因组学；基因组文库；序列分析技术随着人类科学认识论和思维方式的深化，在分子生物学和分子遗传学技术方法的支撑下，顺应21世纪生命科学的发展，在基因组学的基础上诞生了一门崭新的交义学科一宏基因组学(metagenomics) 。

宏基因组学的问世引起世界科学界的极大关注，发展很快，它代表了生命学科今后的研究方向。

本文就宏基因组学的产生、概念、研究的基本策略和方法进行综述。

一、宏基因组学的产生背景人类基因组计划(human genome project，HGP)的完成促使了基因组功能性研究计划的开展并推动从结构基因组学研究时代进入功能性基因组研究为主的后基因组时代，人体基因的功能研究成为生命科学领域的研究热点[1]。

美国国立环境卫生科学研究所（NIEHS，National Institute of Environmental Health Sciences）与1998年启动了环境基因组计划（EGP，Environmental Genome Project），开展有关人体遗传变异与环境胁迫响应的研究，引起各国科学家的极大关注，它标志着生命科学界将在更深层次上对环境与基因相互作用对人类健康的影响进行系统全面的探究和研究（www。

niehs。

nih。

gov/envgenome/home），环境基因组学（environmental genomics）由此应运而生[2]。

二、环境基因组学的提出与发展1991年Pace首次提出环境基因组学(environmental genomics)的概念，并在同年构建了第一个通过克隆环境样品中DNA的噬菌体文库，环境基因组学(亦称微生物环境基因组学)的研究受到广泛关注。

宏基因组学的研究进展宏基因组学是生物学中一个近年来快速发展的领域，它的主要任务是研究全部基因组的结构与功能，从而深入了解生物海洋学、生态学、农业学与医学的各个方面。

随着高通量测序技术的发展，宏基因组学已经成为研究复杂生态系统中生物多样性和功能的有效工具之一。

目前，宏基因组学已经广泛应用于环境微生物学、生态毒理学、亲缘关系学、遗传学和进化学等领域。

下面就宏基因组学的研究进展进行简要介绍。

1. 宏基因组学的基本概念宏基因组学是研究在环境样品中整体基因组的技术和方法，包括利用高通量测序技术对多个生物体的基因组进行测序和分析。

它突破了常规基因组学中以单一生物为研究对象的做法，而是基于环境中全部生物体的基因组信息进行研究。

这种方法可以更全面地了解生态系统中的生物多样性和其功能，以及不同群落之间的相互作用。

2. 宏基因组学在环境微生物学中的应用宏基因组学在环境微生物学中的应用最为广泛。

利用宏基因组学研究微生物群落可以发掘未知的微生物代表，了解微生物的遗传多样性及其在生物圈中的功能和分布。

此外，宏基因组学还能够为环境保护提供可靠的科学依据。

例如，研究表明，污染程度较高的土壤微生物群落具有较低的群落多样性和功能。

3. 宏基因组学在生态毒理学中的应用在生态毒理学中，宏基因组学可以提供答案，帮助科学家了解生态系统中受到污染的生物的基因表达和代谢通路。

例如，利用宏基因组学技术可以了解到，污染环境中的细菌会从土壤中提取有机化合物，并将其转换为能量和化学物质，以维持生存。

4. 宏基因组学在亲缘关系学中的应用宏基因组学也可以应用于亲缘关系学，即通过比较不同群体或物种之间的基因组，了解它们之间的亲缘关系。

利用宏基因组学研究群落生态学中的微生物可以更好地了解它们之间的亲缘关系及其环境适应性。

此外，宏基因组学还可以揭示无性繁殖生物的演化历史，帮助更好地了解它们之间的亲缘关系及演化轨迹。

5. 宏基因组学在进化学中的应用宏基因组学也可以应用于进化学中，研究不同物种和群落之间的进化关系和进化历史。

论土壤微生物的宏基因组学及其研究进展论文关键词土壤宏基因组学；研究进展；局限性论文摘要土壤宏基因组学技术是近来发展比较迅速的一种新方法，是研究土壤微生物生态学的基础，也是获是土壤中各种基因资源的一种有效手段。

介绍了土壤宏基因文库的构建、筛选及土壤宏基因组研究现状和这一技术的局限性。

宏基因组学源于20世纪70年代土壤微生物基因组DNA的直接提取技术的实现，随着微生物学和生物技术的不断发展，Handelsman于1998年提出了宏基因组学的概念[1]。

宏基因组学又叫环境基因组学（Environmental Genomics）或群体基因组学（Community Genomics），定义为利用现代基因组技术直接研究自然状态环境中的有机体群落，而不需要分离、培养单一种类的微生物。

生物学和化学的结合孕育了宏基因组学的诞生，而宏基因组学的发展需要最大限度的利用现代生物技术和实用筛选技术。

土壤宏基因组学技术是近来发展比较迅速的一种新方法[2]，这种方法从土壤环境样品中直接提取微生物基因组DNA（宏基因组）并克隆于不同载体，再将重组载体转移到适宜的宿主以建立宏基因组文库；同时结合不同的筛选技术，从基因文库中筛选新基因或新的生物活性物质。

应用这些免培养的新方法和新技术，可以绕过微生物菌种分离培养这一技术难关，直接在基因水平上研究、开发和利用无法培养的微生物资源；有利于揭示不可培养微生物的基因多样性，为农业、医药和环境的可持续发展提供丰富的资源。

１土壤宏基因文库的构建关于土壤宏基因组学技术的构建已有许多研究报道[3]，文库的构建需要足够高质量的DNA，由于土壤微生物往往会与土壤其他组分紧密结合，这就增加了提取土壤DNA的难度[4]。

常用的方法包括直接提取法和间接提取法。

直接提取法是将样品直接悬浮在裂解缓冲液中处理，使其释放DNA，继而抽提纯化；间接提取法是首先去除土壤等杂质，通过不同的离心速度从土壤中分离出细胞，然后对细胞进行抽提。

基于宏基因组学的土壤丰度和功能的研究进展近年来，随着生物技术的快速发展以及微生物学领域的不断深入研究，宏基因组学已经成为微生物学研究的新的热点领域。

宏基因组学是通过高通量测序技术对微生物的基因组信息进行研究，从而揭示微生物群落结构、功能以及其对环境变化的响应机制等信息。

本文将主要对基于宏基因组学的土壤微生物群落丰度和功能研究进展进行综述。

一、土壤微生物群落丰度的宏基因组学研究土壤微生物群落是土壤生态系统中的一个重要组成部分，对土壤生物多样性及土壤养分循环起着重要的作用。

近年来，土壤微生物群落的宏基因组学研究已经成为了许多研究者的焦点。

采用宏基因组学技术可以对土壤微生物群落进行全面和高通量的分析。

宏基因组学的研究结果显示，不同的地理位置、植被类型、土地利用方式等因素都会对土壤微生物群落结构和丰度产生显著的影响。

1.1 土地利用方式对土壤微生物群落丰度的影响土地利用方式是影响土壤微生物群落的一个重要因素。

森林、农田和草地等不同类型的土地利用方式对土壤微生物群落丰度的影响已经得到了广泛的研究。

一些研究表明，相对于自然林，人为干扰的森林、种植园林以及采伐后的森林等土地利用方式会使得土壤微生物群落显著变化。

而在农田中，转基因作物、化肥施用、草药提取等因素也会对土壤微生物群落丰度产生影响。

例如，一些研究表明化肥的大量使用可能会使得土壤微生物群落丰度下降，而草药提取可能会对土壤微生物群落结构产生同样的影响。

1.2 地理位置对土壤微生物群落丰度的影响地理位置也是影响土壤微生物群落的重要因素之一。

水分、温度等环境因素在不同地区的变化会对土壤微生物群落产生影响。

例如，研究表明，高海拔地区的土壤微生物群落丰度显著低于低海拔地区。

这是因为高海拔地区相对自然、生境稳定，导致土壤微生物群落贫瘠。

此外，不同地域的土壤微生物群落结构和丰度也会因为微生物间的竞争、协同等因素而发生变化。

二、土壤微生物群落功能的宏基因组学研究土壤微生物群落的功能研究是宏基因组学的另一个重要分支，通过对土壤微生物群落的基因功能注释，揭示不同环境条件下土壤微生物群落的功能差异，探究微生物在土壤中的作用。

宏基因组学及其技术的研究进展
楚雍烈;杨娥
【期刊名称】《西安交通大学学报（医学版）》
【年(卷),期】2008(29)6
【摘要】宏基因组学是研究生态群体基因功能和其相互作用的新科学领域,以特定生态环境中微小生物遗传物质的总和作为研究对象,基本研究策略是通过克隆、异源表达,筛选出有用的新基因及其产物.宏基因组学为生命学科和药学研究提供了一个强有力的新技术,并在包括医学在内的许多领域取得了新成就.本述评对宏基因组学的概念、技术和应用作了简要介绍.
【总页数】8页(P601-608)
【作者】楚雍烈;杨娥
【作者单位】西安交通大学医学院免疫与病原生物系,陕西西安,710061;西安交通大学医学院免疫与病原生物系,陕西西安,710061
【正文语种】中文
【中图分类】Q785
【相关文献】
1.转基因组学分析技术研究进展 [J], 王晨光;许文涛;朱鹏宇;付伟
2.基于高通量测序的宏基因组学技术在动物胃肠道微生物方面的研究进展 [J], 吴森;张莺莺;昝林森
3.基于测序技术的畜禽基因组学研究进展 [J], 梁素芸;周正奎;侯水生
4.基于宏基因组学技术对桑树拟干枯病病原菌分离鉴定的初步研究进展 [J], 刘吉
平
5.RAD-seq技术在鱼类基因组学中的研究进展 [J], 刘涛;李蓉;肖蘅;陈善元
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宏基因组学研究进展及其应用摘要：本文先简要简介了当前生物化学某些研究热点，再针对宏基因组学展开阐述，简介了宏基因组学产生背景和概念，当前研究进展及应用。

宏基因组学尝试通过免培办法获得微生物纯培养，重要技术涉及DNA提取、文库构建和LI的基因克隆筛选，可用于开发新型酶、发现新基因、筛选医药等方面。

核心字：宏基因组学；宏基因组学基本方略；文库构建与筛选；宏基因组学研究进展及其应用引言：微生物是地球上种类最多、数量最大、分布最广生物群。

仅原核生物（细菌和古细菌）即构成地球生物总量25〜50 %',L自然条件下，涉及病毒在内微生物，通过群落广泛参加C、N、O和S等重要元素循环转化，在人体食物消化、毒素降解及机体免疫反映，环境污染物降解等方面发挥着重要作用㈢。

人们对于微生物研究磴要是建立在纯培养基本上，日后人们发现通过纯培养办法预计环境微生物多样性只占总量0.1%~1%【叫多达99%以上微生物是不可培养，其中蕴含着巨大应用潜能一一其代谢产物中也许有众多具备应用开发价值化合物同。

为了研究不能培养微生物，一种全新理念一一宏基因组学应运而生，该技术不需预先培养就能开发这些微生物基因组，当前已广泛应用于微生物活性物质开发与运用、环境微生物种群分布及动态变化分析等方面研究⑸。

宏基因组学提出为解决上述问题提供了一种可行途径。

宏基因组学以生境中所有DNA作为研究对象，通过克隆、异源表达来筛选有用基因及其产物。

由于突破了老式研究领域无法涵盖不可培养微生物瓶颈，宏基因组学概念及研究办法一经提出，就被广泛接受。

尽管在办法上还存在一定缺陷，但并不妨碍不同领域学者运用该办法来研究各种生境中微生物生态以及筛选功能基因热情，关于宏基因组学研究文章逐年增多冋。

1.宏基因组学概念宏基因组(metagenome)概念是指从生境样本中获得所有微生物基因组，而不是采用老式培养微生物基因组。

宏基因组样本既涉及可培养微生物，也涉及更大量老式办法无法研究不可培养微生物⑼。